旋翼桨叶、包括至少两片这种桨叶的转子及其实现方法技术

本发明专利技术涉及旋翼桨叶、包括至少两片这种桨叶的转子及其实现方法。根据本发明专利技术：每片桨叶(P)具有绕其翼展的自身扭转频率，该频率基本等于所述转子的旋转频率(Ω)；扭转装置以转子(RO)的旋转频率并与所述旋转同步地使每片所述桨叶(P)扭旋；以及，每片桨叶(P)包括能够阻尼扭转共振的材料，从而避免共振差异。

【技术实现步骤摘要】
旋翼桨叶、包括至少两片这种桨叶的转子及其实现方法
本专利技术涉及旋翼转子，更具体地用于直升机的旋翼转子，以及此类转子的桨叶。
技术介绍
众所周知的是旋翼转子的桨叶以总距(collectivepitch)和周期桨距(cyclicpitch)的方式被控制。总距通过定位成使所有桨叶相对于所述转子的旋转轴线的迎角(incidence)相等，然后与其支架的驱动轴线混合，来允许直升机的稳定飞行，所述的总距产生位于竖直方向且平衡直升机主体的总升力。迄今为止，周期桨距通过根据方位角来定位每片桨叶的迎角而允许将总升力相对竖直方向倾斜，从而使所述的直升机运动。对于总距和周期桨距控制，转子通常包括称为转盘(cyclicplate)的机构，该机构安装在转子的支架上并且包括：旋转板，该旋转板通过桨距操纵杆连接至每片桨叶且通过旋转环扭力臂(rotatingscissors)被驱动旋转；固定板，沿着转子的支架滑动并能够相对后者倾斜；以及，在所述固定板与旋转板之间的轴承连接件。这种转盘的缺点在于它包括许多需要经常维修和检查的机械部件。因此，已经考虑移除所述的转盘，而安装可移动的铰链板在所述的桨叶上，桨叶的周期桨距由所述桨叶的扭旋控制，所述桨叶的扭旋由所述铰链板的延伸部诱导的扭矩产生，且桨叶的总距的获得类似于螺旋桨或由位于桨叶柄的致动器获得。尽管如此，该可移动的铰链板还要求采用复杂且摩擦敏感的机械组件。
技术实现思路
本专利技术包括旋翼桨叶、转子，更具体地用于直升机，不包括任何转盘以及用于克服如前所述现有技术的缺点的实施方法。根据本专利技术，一种以旋转频率绕转子的桨毂旋转的旋翼的桨叶，所述桨叶的旋转方位角是已知的，具有翼展(E)的所述桨叶包括所述桨毂的固定部件和空气动力学部件，且有不同的扭曲模式，更具体地，以其自身频率围绕其翼展(E)的扭转模式，其根据围绕所述翼展(E)的抗扭刚度而定，其特征在于：-该桨叶包括动态扭旋装置(dynamictwistmeans)，近似地围绕其翼展能够实时地被致动，即：在其围绕所述桨毂旋转的时候，至少以所述转子的旋转频率且与所述桨叶的旋转方位角同步地被致动，从而这些动态扭旋装置即使在缺乏转盘的情况下也能够产生周期桨距；-该桨叶在离心力作用下近似地围绕其翼展的表观抗扭刚度是足够低的以使得所述动态扭旋装置在所述桨叶的自由端的正剖面中获得弹性的翼弦动态扭旋角(v)至少为14°以作为俯冲(diving)或失速(stalling)，同时保持足够高以使得桨叶绕其翼展的自身扭转频率等于所述转子的旋转频率，以便允许桨叶通过扭转共振进行的动态扭旋，并因此最小化产生周期桨距所需的能量；-该桨叶在离心力作用下的阻尼因数是严格为正的，以避免不同模式的共振差异。需要注意的是，对于本领域技术人员公知的是，为了获得机械部件的给定幅值的扭旋角，他们有可用的方法，包括调节扭转致动器的动力，和第二种方法，包括调节所述机械部件的刚度。在本专利技术中实施的方案包括将这两种方法结合起来，用比现有技术中的桨叶的扭转刚度更小的桨叶，以限制致动器的重量，同时，具有有效的至少14°的幅值作为失速或者俯冲，从而获得周期桨距。在现有技术中，已知用于减少诸如桨叶的机械部件的抗扭刚度的不同手段：可以或者纵向地分离桨叶的壳体(诸如在相同申请人的公开号为FR2,924,681的专利申请中)，或者采用具有较低抗扭刚度的结构性填充或敷层材料。同样需要注意的是本领域的技术人员知道(作为任何机械工人)用于获得严格为正的桨叶阻尼因数的不同手段。他们知道，例如，被动方法包括增加一种阻尼因数高于10％的材料到桨叶的结构，诸如将橡胶支座添加在桨叶柄处；或甚至主动控制振动的主动方法。进一步需要注意的是桨叶的材料和结构被选择以致能够经受具有作为俯冲或失速的至少14°的幅值的扭旋且以能够数倍于转子最大旋转频率的频率重复(为实现振动的主动控制的扭旋的多周期控制的情况)，同时维持在其弹性扭曲范围内。因此，归功于本专利技术，获得一种旋翼转子，更具体地用于直升机，容易以周期桨距控制且用很少的能量，允许转盘被省略，同时避免拍打(beat)和扭转模式之间的任何耦合。需要注意的是，桨叶的柔韧性可源于固定器的柔韧性或空气动力学部件的柔韧性，或者它们两者。例如，已知的是，当每个所述桨叶通常包含通过更短的固定部件连接至转子的桨毂的空气动力学部件(使得桨距变化在空气动力学上有效)时，自身扭转频率(作为一个整体)可通过结合所述空气动力学部件或所述固定部件的刚度系数来实现。这种结合有利地使得对应的致动器能够具有用于多周期模式中的足够的扭转角范围。有利地，根据第二实施例，本专利技术是根据前述实施例的桨叶，其特征在于所述固定部件有10至100的表观抗扭刚度(apparenttorsionstiffness)，低于空气动力学部件的表观抗扭刚度。有利地，根据第三实施例，本专利技术是根据前两个实施例之一的桨叶，其特征在于：-其结构是以复合材料制成的；-其敷层是单向的且此敷层的方向与所述桨叶的翼展形成基本等于0°的角度，以获得围绕该翼展的桨叶的最小抗扭刚度。有利地，根据第四实施例，本专利技术是根据前三个实施例之一的桨叶，其特征在于空气动力学部件在其翼底部表面或顶部表面之一中设有纵向切口，并包括：·第一翼梁，其形成前缘和相邻的该前缘的底部和顶部，并具有形成所述切口的前沿的纵向横断侧；·第二翼梁，其通过所述切口与所述第一翼梁分离，并具有形成所述切口的后沿的纵向横断侧；·壳体，其形成所述桨叶的底部表面和顶部表面，被所述切口纵向地切开，并包围所述第一和第二翼梁且同时与其形成整体；·用于所述壳体的填充材料；·动态扭旋装置包括动态扭旋致动器，该致动器能够引起在所述切口的边沿之间的相对滑动；以及·所述壳体以纤维树脂复合材料制成，至少大部分纤维被设置成与所述桨叶的翼展形成基本等于0°的角度。有利地，根据第五实施例，本专利技术是根据前述实施例的桨叶，其特征在于：在所述切口的两边，在所述切口的附近，所述壳体与所述第一和第二翼梁刚性地形成整体，且在所述切口附近的外侧，所述壳体通过连杆连接至所述桨叶的剩下部分，该连杆由能够过滤桨叶振动的阻尼因数高于10％的弹性材料制成，诸如弹性体，并连续地或间断地在所述壳体和所述桨叶的剩下部分之间分布。因此，在切口附近的外侧，获得具有低弹性模量和适合阻尼的(连续或离散的)联接，从而允许：-显著减少抗扭刚度且同时保持拍打和拖曳刚度，-最小化相对接近旋转频率的桨叶的第一自身扭转模式的频率，且-获得此扭转模式的阻尼，以使得与第一拍打和拖曳模式的任意耦合不是不稳定的气动弹性耦合(aeroelasticcoupling)。另一方面，在所述切口的附近，刚性联接(例如通过胶合)确保致动器运动的良好传动，从而允许容易的桨叶扭旋。有利地，根据第六个实施例，本专利技术是根据先前第四或第五实施例的桨叶，其特征在于所述填充材料是坚硬至半坚硬泡沫。另一方面，该坚硬至半坚硬材料使得能够增强桨叶的振动过滤(所述扭曲模式)。有利地，根据第七实施例，本专利技术是根据前述第四至第六实施例之一的桨叶，其特征在于包括能够过滤桨叶的自身扭转频率的具有高于10％的阻尼因数的弹性材料条带，例如弹性体，所述条带覆盖所述切口。有利地，根据第八实施例，本专利技术是根据前述的第四至第七实施例之一的桨叶，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以旋转频率(Ω)绕转子(RO)的桨毂(M)旋转的旋翼的桨叶(P)，所述桨叶(P)的旋转方位角是已知的，具有翼展(E)的所述桨叶(P)包括所述桨毂的固定部件(B)和空气动力学部件(A)，且具有不同的扭曲模式，且更具体地是以自身频率绕其翼展(E)的扭转模式，该扭转模式根据其绕所述翼展(E)的抗扭刚度而定，其特征在于：？？桨叶包括动态扭旋装置(17)，近似地围绕其翼展(E)能够实时地被致动，即：在其围绕所述桨毂旋转的时候，至少以所述转子的旋转频率(Ω)旋转且与所述桨叶的旋转方位角同步地被致动，从而这些动态扭旋装置(17)即使在缺乏转盘的情况下也能够产生周期桨距；？？桨叶在离心力作用下近似地围绕其翼展(E)的表观抗扭刚度是足够低的以允许所述动态扭旋装置(17)在所述桨叶的自由端的正剖面中获得作为俯冲或失速的至少14°的弹性的翼弦动态扭旋角(v)，同时保持足够高以使得桨叶绕其翼展的自身扭转频率等于所述转子的旋转频率(Ω)，以便允许桨叶通过扭转共振进行的动态扭旋，并因此最小化产生周期桨距所需的能量；？桨叶在离心力作用下的阻尼因数是严格为正的，以避免不同模式的共振差异。

【技术特征摘要】
2011.04.13 FR 11/011261.一种以旋转频率(Ω)绕转子(RO)的桨毂(M)旋转的旋翼的桨叶(P)，所述桨叶(P)的旋转方位角是已知的，具有翼展(E)的所述桨叶(P)包括所述桨毂的固定部件(B)和空气动力学部件(A)，且具有不同的扭曲模式，其特征在于：-该桨叶包括动态扭旋装置(17)，近似地围绕其翼展(E)能够实时地被致动，即：在其围绕所述桨毂旋转的时候，至少以所述转子的旋转频率(Ω)旋转且与所述桨叶的旋转方位角同步地被致动，从而这些动态扭旋装置(17)即使在缺乏转盘的情况下也能够产生周期桨距；-该桨叶在离心力作用下近似地围绕其翼展(E)的表观抗扭刚度是足够低的以允许所述动态扭旋装置(17)在所述桨叶的自由端的正剖面中获得作为俯冲或失速的至少14°的弹性的翼弦动态扭旋角(v)，同时所述表观抗扭刚度保持足够高以使得桨叶绕其翼展的自身扭转频率等于所述转子的旋转频率(Ω)，以便允许桨叶通过扭转共振进行的动态扭旋，并因此最小化产生周期桨距所需的能量；-该桨叶在离心力作用下的阻尼因数是严格为正的，以避免不同模式的共振差异。2.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于所述桨叶(P)具有以自身扭转频率绕其翼展(E)的扭转模式，该扭转模式根据其绕所述翼展(E)的表观抗扭刚度而定。3.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于所述固定部件(B)具有10至100的表观抗扭刚度，低于空气动力学部件(A)的表观抗扭刚度。4.根据权利要求1所述的桨叶，其特征在于：-其结构是以复合材料制成的；-其敷层是单向的且此敷层的方向与所述桨叶的翼展形成基本等于0°的角度，以获得围绕该翼展的桨叶的最小表观抗扭刚度。5.根据权利要求1至权利要求4任一权利要求所述的桨叶，其特征在于空气动力学部件在其翼底部表面之一或顶部表面之一中设有纵向切口，并包括：·第一翼梁，其形成前缘和相邻的该前缘的底部和顶部，并具有形成所述纵向切口的前沿的纵向横断侧；·第二翼梁，其通过所述纵向切口与所述第一翼梁分离，并具有形成所述纵向切口的后沿的纵向横断侧；·壳体，其形成所述桨叶的底部表面和顶部表面，被所述纵向切口纵向地切开，并包围所述第一和第二翼梁且同时与其形成整体；·用于所述壳体的填充材料；·动态扭旋装置包括动态扭旋致动器，该致动器能够引起在所述纵向切口的边沿之间的相对滑动；以及·所述壳体以纤维树脂复合材料制成，至少大部分纤维被设置成与所述桨叶的翼展形成基本等于0°的角度。6.根据权利要求5所述的桨叶，其特征在于：在所述纵向切口(6)的两边，在所述纵向切口的附近(14)，所述壳体(11)与所述第一和第二翼梁(7、9)刚性地形成整体，且在所述纵向切口(6)的附近(14)的外侧，所述壳体通过连杆连接至所述桨叶的剩下部分，该连杆由能够过滤桨叶振动的阻尼因数高于10％的弹性材料制成，并持续地或间断地在所述壳体和所述桨叶的剩下部分之间分布。7.根据权利要求6所述的桨叶，其特征在于所述弹性材料是弹性体。8.根据权利要求5所述的桨叶，其特征在于所述填充材料(12)是坚硬至半坚硬泡沫。9.根据权利要求5要求所述的桨叶，其特征在于包括能够过滤桨叶的自身扭转频率的具有高于10％的阻尼因数的弹性材料条带(13)，所述弹性材料条带覆盖所述纵向切口(6)。10.根据权利要求9所述的桨叶，其特征在于所述弹性材料带是弹性体。11.根据权利要求5要求所述的桨叶，其特征在于动态扭旋致动器(17)被设置在其自由端上以方便其安装和维修。12.根据权利要求1至4任一权利要求所述的桨叶，其特征在于动态扭旋装置(17)被定尺寸成能够在此转子的旋转频率(Ω)的多种频率下且与所述桨叶的旋转方位角同步地获得所述弹性动态扭旋角(v)的幅值，该幅值至少在绝对值上等于处于旋转频率(Ω)的这些相同多种频率的不同扭曲模式的最大幅值，从而能够实施振动的多周期主动控制。13.根据权利要求1至4任一权利要求所述的桨叶，其特征在于其桨毂(M)的固定部件(B)包括在离心力的作用下绕其翼展(E)逐步控制其自身扭转频率的装置(25至31)，能够在其围绕所述桨毂旋转的时候随动，所述自身扭转频率基本在转子的旋转频率(Ω)上。14.根据权利要求13所述的桨叶，其特征在于所述逐步控制其自身扭转频率的装置(25至31)在调整其固定部件(B)的在离心力作用下近似绕其翼展(E)的表观抗扭刚度时调整所述自身扭转频率。15.一种转子(RO)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·梅西耶德罗什特，L·比沙尼埃，D·若利，J·迪帕，P·勒孔特，
申请(专利权)人：国家宇航研究所奥尼拉，
类型：发明
国别省市：